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JP7708965B2 - Capacity recovery method for lithium-ion secondary batteries - Google Patents
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JP7708965B2 - Capacity recovery method for lithium-ion secondary batteries - Google Patents

Capacity recovery method for lithium-ion secondary batteries

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JP7708965B2 JP2024503380A JP2024503380A JP7708965B2 JP 7708965 B2 JP7708965 B2 JP 7708965B2 JP 2024503380 A JP2024503380 A JP 2024503380A JP 2024503380 A JP2024503380 A JP 2024503380A JP 7708965 B2 JP7708965 B2 JP 7708965B2
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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池分野に関し、具体的にリチウムイオン二次電池の容量回復方法、及びこの方法によって得られたリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to the field of lithium ion secondary batteries, and more specifically to a method for restoring the capacity of a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery obtained by this method.

近年、リチウムイオン二次電池(「リチウムイオン電池」とも呼ばれている)の応用範囲がますます幅広くなるにつれて、リチウムイオン電池は、水力、火力、風力と太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電源システム、及び電動工具、電動自転車、電動バイク、電気自動車、軍事装備、航空宇宙などの複数の分野に幅広く用いられる。しかしながら、リチウムイオン二次電池は、繰り返し使用されるため、その容量が徐々に減少し、その耐用年数と安全性に影響を与える。現在、容量が減衰したリチウムイオン二次電池の容量回復に対する深い研究がまだ欠けている。 In recent years, as the application range of lithium-ion secondary batteries (also known as "lithium ion batteries") becomes wider and wider, lithium-ion batteries are widely used in energy storage power systems such as hydroelectric, thermal, wind and solar power stations, as well as in multiple fields such as power tools, electric bicycles, electric motorcycles, electric vehicles, military equipment, and aerospace. However, as lithium-ion secondary batteries are used repeatedly, their capacity gradually decreases, affecting their service life and safety. At present, in-depth research on the capacity recovery of lithium-ion secondary batteries with capacity decay is still lacking.

本発明の目的は、二次電池内部に大量に残らず、二次電池の後続の使用のサイクル安定性を保証する容量回復剤を使用してリチウムイオン二次電池の容量を高効率で正確に回復させる方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for recovering the capacity of a lithium-ion secondary battery with high efficiency and accuracy using a capacity recovery agent that does not remain in large amounts inside the secondary battery and ensures cycle stability for subsequent use of the secondary battery.

上記目的を達成するために、本出願の第一の態様は、リチウムイオン二次電池の容量回復の方法を提供し、それは、
(1)容量が減衰したリチウムイオン電池を提供するステップと、
(2)ヨウ化リチウムと有機溶媒とを含む容量回復剤を提供するステップであって、前記有機溶媒が前記ヨウ化リチウムを溶解するために用いられるステップと、
(3)前記容量回復剤を前記容量が減衰したリチウムイオン電池に注入するステップと、
(4)前記容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させるステップと、
(5)反応後のリチウムイオン電池内部の液体混合物を注出し、前記リチウムイオン電池内に電解液を注入するステップとを含む。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present application provides a method for recovering capacity of a lithium ion secondary battery, the method comprising:
(1) providing a lithium ion battery having a faded capacity;
(2) providing a capacity recovery agent comprising lithium iodide and an organic solvent, the organic solvent being used to dissolve the lithium iodide;
(3) injecting the capacity recovery agent into the lithium ion battery whose capacity has been reduced;
(4) reacting the capacity recovery agent inside the lithium ion battery;
(5) pouring out the liquid mixture inside the lithium ion battery after the reaction, and injecting an electrolyte into the lithium ion battery.

それによって、本出願は、特定の種類の容量回復剤を使用し且つ容量回復剤が反応した後に新たな電解液に交換することによってリチウムイオン二次電池の容量を効果的に回復させるとともに、二次電池の後続の使用のサイクル安定性を保証する。 Therefore, the present application effectively restores the capacity of a lithium-ion secondary battery by using a specific type of capacity recovery agent and replacing the electrolyte with a new one after the capacity recovery agent has reacted, while ensuring the cycle stability of the secondary battery for subsequent use.

いずれの実施の形態では、前記ステップ(1)において、前記容量が減衰したリチウムイオン二次電池は、活性リチウム減衰電池であり、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の回復する必要がある容量は、Cであり、前記Cの計算方法は、
C=C2+C3-C1であり、
ここで、C2=C1/(1-P1)であり、ここで、
P1は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の活性リチウム損失率であり、
C1は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の現在状態の放電容量であり、
C2は、前記リチウムイオン電池の正極材料活性がリチウムを最大限に収容する時に対応する放電容量であり、
C3は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の容量回復前に充電によって充電する必要がある容量であり、
上記各容量は、いずれもAhに基づいて計算される。
In any embodiment, in the step (1), the capacity-faded lithium ion secondary battery is an active lithium-faded battery, and the capacity that needs to be restored for the capacity-faded lithium ion battery is C, and the method of calculating C is:
C=C2+C3−C1,
Here, C2=C1/(1-P1), where:
P1 is the active lithium loss rate of the capacity-faded lithium ion battery;
C1 is the discharge capacity of the present state of the capacity-faded lithium ion battery;
C2 is the discharge capacity corresponding to the positive electrode material activity of the lithium ion battery maximally accommodating lithium;
C3 is the capacity that needs to be charged before the capacity of the lithium ion battery that has been reduced in capacity is restored,
The above capacities are all calculated in Ah.

それによって、リチウムイオン二次電池の回復する必要がある容量を正確に計算することができ、それによってリチウムイオン二次電池の容量回復に対して狙いがはっきりしている正確な調整とコントロールを行う。 This allows the capacity that needs to be restored in the lithium-ion secondary battery to be accurately calculated, thereby providing targeted and precise adjustment and control over the capacity recovery of the lithium-ion secondary battery.

いずれの実施の形態では、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の活性リチウム損失率P1は、5%以上である。それによって、本発明の方法を使用してリチウムイオン二次電池に対して容量回復を行うことができる。 In any embodiment, the active lithium loss rate P1 of the capacity-degraded lithium ion battery is 5% or more. This allows the method of the present invention to be used to restore capacity to a lithium ion secondary battery.

いずれの実施の形態では、前記ステップ(2)において、前記容量回復剤におけるヨウ化リチウムの添加質量mと前記容量が減衰したリチウムイオン電池の回復する必要がある容量Cは、
m=C*M*1000/(n*Mli*3860)を満たし、ここで、
Mは、ヨウ化リチウムの相対分子質量、g/molを代表し、
nは、ヨウ化リチウムにおけるリチウム原子の個数を代表し、
liは、Li原子の相対原子質量、g/molを代表し、
3860は、リチウム金属のグラム容量、mAh/gである。
In any embodiment, in the step (2), the mass m of lithium iodide added in the capacity recovery agent and the capacity C that needs to be restored in the lithium ion battery whose capacity has been reduced are expressed as follows:
m=C*M*1000/(n*M li *3860), where
M represents the relative molecular mass of lithium iodide, g/mol;
n represents the number of lithium atoms in lithium iodide,
M represents the relative atomic mass of the Li atom, g/mol;
3860 is the gram capacity of lithium metal, mAh/g.

それによって、必要なヨウ化リチウムの質量を正確に計算することができ、それによってリチウムイオン二次電池の回復容量を正確に制御する。 This allows the mass of lithium iodide required to be accurately calculated, thereby precisely controlling the recovery capacity of the lithium-ion secondary battery.

いずれの実施の形態では、前記ステップ(2)の容量回復剤において、前記ヨウ化リチウムの含有量は、0.5-15重量%であり、選択的に0.5-6重量%であり、前記容量回復剤の総質量に基づいて計算される。それによって、容量回復剤における特定の含有量のヨウ化リチウムは、電池内部の極板とより良く反応し、それによってリチウムイオン二次電池の容量を回復させる。 In any embodiment, the content of the lithium iodide in the capacity recovery agent in step (2) is 0.5-15 wt %, optionally 0.5-6 wt %, calculated based on the total mass of the capacity recovery agent. Thereby, the lithium iodide of the specific content in the capacity recovery agent reacts better with the electrode plates inside the battery, thereby recovering the capacity of the lithium ion secondary battery.

いずれの実施の形態では、ステップ(2)において、前記有機溶媒は、環状カーボネートと低粘度溶媒とを含む。それによって、特定の組み合わせられた前記有機溶媒は、ヨウ化リチウムをより良く溶解し、それによってリチウムイオン二次電池の容量を回復させる。 In any embodiment, in step (2), the organic solvent includes a cyclic carbonate and a low viscosity solvent. This allows the specific combination of the organic solvent to better dissolve lithium iodide, thereby restoring the capacity of the lithium ion secondary battery.

いずれの実施の形態では、前記環状カーボネートは、エチレンカーボネート(EC)又はプロピレンカーボネート(PC)又はその組み合わせであり、前記環状カーボネートの含有量は、10-30重量%であり、前記有機溶媒の総質量に基づいて計算される。それによって、環状カーボネートは、高い誘電率を有し、ヨウ化リチウムが有機溶媒において比較的大きい溶解度を有することを保証することができる。 In any embodiment, the cyclic carbonate is ethylene carbonate (EC) or propylene carbonate (PC) or a combination thereof, and the content of the cyclic carbonate is 10-30% by weight, calculated based on the total mass of the organic solvent. Thereby, the cyclic carbonate has a high dielectric constant, and can ensure that lithium iodide has a relatively large solubility in the organic solvent.

いずれの実施の形態では、前記低粘度溶媒は、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸プロピル、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソランのうちの一つ又は複数であり、前記低粘度溶媒の含有量は、70-90重量%であり、前記有機溶媒の質量に基づいて計算される。それによって、特定の種類と含有量の低粘度溶媒は、環状カーボネートの粘度が高過ぎることを緩和することができ、電池内部を十分に浸潤させ、それによってリチウムイオン二次電池の容量回復を保証する。 In any embodiment, the low-viscosity solvent is one or more of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl propionate, ethyl butyrate, ethyl propionate, propyl butyrate, tetrahydrofuran, and 1,3-dioxolane, and the content of the low-viscosity solvent is 70-90% by weight, calculated based on the mass of the organic solvent. Thus, a specific type and content of low-viscosity solvent can alleviate the excessively high viscosity of the cyclic carbonate, and sufficiently infiltrate the inside of the battery, thereby ensuring the capacity recovery of the lithium-ion secondary battery.

いずれの実施の形態では、ステップ(4)において、20-60℃で静置することによって容量回復剤をリチウムイオン二次電池内部で反応させる。前記反応条件で、容量回復剤は、リチウムイオン二次電池内部を十分に浸潤させ、リチウムイオン二次電池の容量回復を保証する。 In any embodiment, in step (4), the capacity recovery agent is reacted inside the lithium ion secondary battery by leaving the battery at 20-60°C. Under the reaction conditions, the capacity recovery agent sufficiently infiltrates the inside of the lithium ion secondary battery, ensuring the capacity recovery of the lithium ion secondary battery.

いずれの実施の形態では、ステップ(4)において、超音波又は加熱によって容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させることができる。それによって、容量回復剤のリチウムイオン二次電池内部の極板に対する浸潤を加速することができ、反応速度を加速し、二次電池の容量回復の効率を向上させる。 In any of the embodiments, in step (4), the capacity recovery agent can be reacted inside the lithium ion battery by ultrasonic waves or heating. This can accelerate the infiltration of the capacity recovery agent into the electrodes inside the lithium ion secondary battery, accelerating the reaction rate and improving the efficiency of capacity recovery of the secondary battery.

いずれの実施の形態では、ステップ(5)において、反応後のリチウムイオン二次電池内部の液体混合物を注出した後に、有機洗浄剤を注入して洗浄し、そして真空乾燥し、最後にリチウムイオン電池内に電解液を注入する。それによって、容量回復剤が電池内部に残らないようにし、リチウムイオン二次電池の容量回復後のサイクル安定性と安全性を保証する。 In any embodiment, in step (5), after the liquid mixture inside the lithium ion secondary battery after the reaction is poured out, an organic cleaning agent is injected to clean the battery, the battery is vacuum dried, and finally an electrolyte is injected into the lithium ion battery. This prevents the capacity recovery agent from remaining inside the battery, and ensures the cycle stability and safety of the lithium ion secondary battery after capacity recovery.

本出願の第二の態様は、リチウムイオン二次電池を提供し、それは、本出願の第一の態様に記載の方法によって得られたリチウムイオン二次電池であり、前記リチウムイオン二次電池の正極活物質は、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩のうちの少なくとも一つであり、選択的に、
前記オリビン構造のリチウム含有リン酸塩は、リン酸鉄リチウム、リン酸鉄リチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガンリチウム、リン酸マンガンリチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素との複合材料のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。
A second aspect of the present application provides a lithium ion secondary battery, which is a lithium ion secondary battery obtained by the method according to the first aspect of the present application, wherein the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery is at least one of lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt oxide, lithium manganese cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, and a lithium-containing phosphate having an olivine structure, and optionally
The lithium-containing phosphate having an olivine structure is characterized in that it is at least one of lithium iron phosphate, a composite material of lithium iron phosphate and carbon, lithium manganese phosphate, a composite material of lithium manganese phosphate and carbon, lithium manganese iron phosphate, and a composite material of lithium manganese iron phosphate and carbon.

本出願の第三の態様は、電池モジュールを提供し、それは、この電池モジュールは、本出願の第二の態様の二次電池を含む。 A third aspect of the present application provides a battery module, which includes a secondary battery according to the second aspect of the present application.

本出願の第四の態様は、電池パックを提供し、それは、この電池パックは、本出願の第三の態様の電池モジュールを含む。 A fourth aspect of the present application provides a battery pack, which includes a battery module according to the third aspect of the present application.

本出願の第五の態様は、電力消費装置を提供し、それは、この電力消費装置は、本出願の第二の態様の二次電池、本出願の第三の態様の電池モジュール又は本出願の第四の態様の電池パックから選択される少なくとも一つを含む。 A fifth aspect of the present application provides a power consumption device, which includes at least one selected from the secondary battery of the second aspect of the present application, the battery module of the third aspect of the present application, or the battery pack of the fourth aspect of the present application.

本出願は、容量が減衰したリチウムイオン二次電池にヨウ化リチウムを含む容量回復剤を添加することによって、リチウムイオン二次電池内部の正極極板に対して活性リチウムを補充し且つ負極の非活性リチウムを活性化し、リチウムイオン二次電池の容量回復に対する高効率で正確な制御を保証し、且つ容量回復剤が反応した後に新たな電解液に交換し、容量回復剤のリチウムイオン二次電池の後続の運行の安全性とサイクル安定性に対する影響を取り除く。 This application adds a capacity recovery agent containing lithium iodide to a lithium ion secondary battery whose capacity has been reduced, thereby replenishing active lithium to the positive electrode plate inside the lithium ion secondary battery and activating the inactive lithium in the negative electrode, thereby ensuring highly efficient and accurate control of the capacity recovery of the lithium ion secondary battery, and replacing the electrolyte with a new one after the capacity recovery agent reacts, thereby eliminating the effect of the capacity recovery agent on the safety and cycle stability of the subsequent operation of the lithium ion secondary battery.

本出願の一つの好ましい実施の形態の方法のフローチャートである。1 is a flow chart of a method according to one preferred embodiment of the present application.

以下、図面を適当に参照しながら、本出願のリチウムイオン二次電池の容量回復方法、該当する二次電池、電池モジュール、電池パックと電気装置を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。しかし、必要のない詳細な説明を省略する場合がある。例えば、周知の事項に対する詳細な説明、実際に同じである構造に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に長くなることを回避し、当業者に容易に理解させるためである。なお、図面及び以下の説明は、当業者に本出願を十分に理解させるために提供するものであり、特許請求の範囲に記載されたテーマを限定するものではない。 Hereinafter, with appropriate reference to the drawings, a detailed description will be given of the embodiments specifically disclosing the capacity recovery method for a lithium ion secondary battery, the corresponding secondary battery, the battery module, the battery pack and the electrical device of the present application. However, unnecessary detailed description may be omitted. For example, detailed description of well-known matters and duplicate description of structures that are actually the same may be omitted. This is to avoid the following description becoming unnecessarily long and to allow those skilled in the art to easily understand. Note that the drawings and the following description are provided to allow those skilled in the art to fully understand the present application, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

本出願に開示された「範囲」は、下限と上限の形式で限定され、与えられた範囲は、一つの下限と一つの上限を選定することで限定されるものであり、選定された下限と上限は、特定の範囲の境界を限定した。このように限定される範囲は、端値を含むか又は含まないものであってもよく、且つ任意の組み合わせが可能であり、即ち任意の下限は、任意の上限と組み合わせて、一つの範囲を形成することができる。例えば、特定のパラメータに対して60-120と80-110の範囲がリストアップされている場合、60-110と80-120の範囲も想定できると理解される。なお、最小範囲値として1と2がリストアップされており、最大範囲値として3、4及び5がリストアップされている場合、1-3、1-4、1-5、2-3、2-4と2-5という範囲がすべて想定できる。本出願では、特に断りのない限り、「a-b」という数値範囲は、a~bの任意の実数の組み合わせの短縮表現を表し、ここで、aとbはいずれも実数である。例えば、数値範囲「0-5」は、本明細書においてすでに「0-5」の間のすべての実数をリストアップしたことを表し、「0-5」は、これらの数値の組み合わせの短縮表現だけである。また、あるパラメータが≧2の整数であると表現すると、このパラメータが例えば整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12などであることを開示していることに相当する。 The "ranges" disclosed in this application are defined in the form of lower and upper limits, where a given range is defined by selecting one lower limit and one upper limit, and the selected lower and upper limits define the boundaries of the particular range. Such defined ranges may be inclusive or exclusive of the end values, and may be arbitrarily combined, i.e., any lower limit may be combined with any upper limit to form a range. For example, if ranges of 60-120 and 80-110 are listed for a particular parameter, it is understood that ranges of 60-110 and 80-120 are also envisaged. However, if 1 and 2 are listed as minimum range values, and 3, 4, and 5 are listed as maximum range values, the ranges 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, and 2-5 are all envisaged. In this application, unless otherwise specified, a numerical range "a-b" represents a shorthand representation of any combination of real numbers from a to b, where a and b are both real numbers. For example, the numerical range "0-5" represents a list of all real numbers between "0-5" already listed in this specification, and "0-5" is just a shorthand for combinations of these numbers. Also, expressing a parameter as an integer ≧2 is equivalent to disclosing that this parameter is, for example, the integers 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, etc.

特に説明しない場合、本出願のすべての実施の形態及び選択的な実施の形態は、互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。 Unless otherwise stated, all embodiments and optional embodiments of this application can be combined with each other to form new technical solutions.

特に説明しない場合、本出願のすべての技術的特徴及び選択的な技術的特徴は、互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。 Unless otherwise stated, all technical features and optional technical features of this application may be combined with each other to form a new technical solution.

特に説明しない場合、本出願のすべてのステップは、順番に行われてもよく、ランダムに行われてもよく、好ましくは、順番に行われる。例えば、前記方法がステップ(a)と(b)とを含むことは、前記方法が、順番に行われるステップ(a)と(b)とを含んでもよく、順番に行われるステップ(b)と(a)とを含んでもよいことを表す。例えば、以上に言及された前記方法がステップ(c)をさらに含んでもよいことは、ステップ(c)が任意の順序で前記方法に追加されてもよいことを表し、例えば前記方法は、ステップ(a)、(b)及び(c)を含んでもよく、ステップ(a)、(c)及び(b)を含んでもよく、ステップ(c)、(a)及び(b)などを含んでもよい。 Unless otherwise stated, all steps in this application may be performed in sequence or randomly, and are preferably performed in sequence. For example, the method includes steps (a) and (b) to mean that the method may include steps (a) and (b) performed in sequence, or may include steps (b) and (a) performed in sequence. For example, the method mentioned above may further include step (c) to mean that step (c) may be added to the method in any order, for example, the method may include steps (a), (b) and (c), may include steps (a), (c) and (b), may include steps (c), (a) and (b), etc.

特に説明しない場合、本出願に言及された「含む」と「包含」は、開放型を表し、閉鎖型であってもよい。例えば、前記「含む」と「包含」は、リストアップされていない他の成分をさらに含むか又は包含してもよく、リストアップされている成分のみを含むか又は包含してもよいことを表してもよい。 Unless otherwise specified, the terms "comprise" and "include" referred to in this application may be open ended or closed ended. For example, the terms "comprise" and "include" may further include or include other components not listed, or may include or include only the components listed.

特に説明しない場合、本出願では、用語である「又は」は包括的である。例を挙げると、「A又はB」というフレーズは、「A、B、又はAとBとの両方」を表す。より具体的には、Aが真であり(又は存在し)且つBが偽である(又は存在しない)条件と、Aが偽である(又は存在しない)が、Bが真である(又は存在する)条件と、AとBがいずれも真である(又は存在する)条件とのいずれも「A又はB」を満たしている。 Unless otherwise stated, in this application, the term "or" is inclusive. For example, the phrase "A or B" means "A, B, or both A and B." More specifically, "A or B" is satisfied in the following cases: A is true (or exists) and B is false (or does not exist); A is false (or does not exist) but B is true (or exists); and A and B are both true (or exist).

現在、リチウムイオン二次電池は、各分野に幅広く用いられ、使用量は、巨大であり、それは、使用中において繰り返し充放電のため容量が徐々に減衰することを引き起こされる。従来の大部分の技術案は、いずれも新鮮な電池の電池コアにリチウム補充添加剤を加え、電池コアの初期活性リチウム含有量を比較的高くするが、電池の容量が減衰した後の回復に言及しない。容量が減衰した二次電池の容量回復に対して、当業者の研究は、非常に少なく、容量が減衰した二次電池に容量回復剤を添加することができることのみに言及したが、容量回復程度は、限られ且つ正確な容量回復の調整とコントロールを実現することができず、そして容量回復剤は、容量が回復した後にまた電解液系内に存在し、これは、電池コア後期のサイクル安定性に影響を与える。発明者は、大量の研究によって、本発明の第一の態様の方法が特定の種類と含有量の容量回復剤の添加を正確に制御し且つ電解液を交換することによって、リチウムイオン二次電池の容量を高効率で正確に回復させることができるとともに、容量回復剤が二次電池内部に残らず、二次電池の後続の使用のサイクル安定性を保証することを発見した。 At present, lithium ion secondary batteries are widely used in various fields, and the usage is huge, which causes the capacity to gradually fade due to repeated charging and discharging during use. Most of the conventional technical solutions all add lithium supplementary additives to the battery core of a fresh battery to make the initial active lithium content of the battery core relatively high, but do not mention the recovery of the battery after the capacity fades. For the capacity recovery of a secondary battery with faded capacity, the research of those skilled in the art is very limited, and only mentions that a capacity recovery agent can be added to a secondary battery with faded capacity, but the capacity recovery degree is limited and accurate capacity recovery adjustment and control cannot be realized, and the capacity recovery agent still exists in the electrolyte system after the capacity is recovered, which affects the cycle stability of the battery core in the later stage. The inventor has found through a large amount of research that the method of the first aspect of the present invention can accurately recover the capacity of a lithium ion secondary battery with high efficiency by precisely controlling the addition of a specific type and content of capacity recovery agent and replacing the electrolyte, and the capacity recovery agent does not remain inside the secondary battery, ensuring the cycle stability of the secondary battery in subsequent use.

リチウムイオン二次電池の容量回復の方法
本出願の一つの実施の形態では、図1を参照すると、本出願は、リチウムイオン二次電池の容量回復の方法を提供し、それは、
(1)容量が減衰したリチウムイオン電池を提供するステップと、
(2)ヨウ化リチウムと有機溶媒とを含む容量回復剤を提供するステップであって、前記有機溶媒が前記ヨウ化リチウムを溶解するために用いられるステップと、
(3)前記容量回復剤を前記容量が減衰したリチウムイオン電池に注入するステップと、
(4)前記容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させるステップと、
(5)反応後のリチウムイオン電池内部の液体混合物を注出し、前記リチウムイオン電池内に電解液を注入するステップとを含む。
METHOD FOR CAPACITY RECOVERY OF LITHIUM ION SECONDARY BATTERY In one embodiment of the present application, referring to FIG. 1, the present application provides a method for capacity recovery of a lithium ion secondary battery, which includes:
(1) providing a lithium ion battery having a faded capacity;
(2) providing a capacity recovery agent comprising lithium iodide and an organic solvent, the organic solvent being used to dissolve the lithium iodide;
(3) injecting the capacity recovery agent into the lithium ion battery whose capacity has been reduced;
(4) reacting the capacity recovery agent inside the lithium ion battery;
(5) pouring out the liquid mixture inside the lithium ion battery after the reaction, and injecting an electrolyte into the lithium ion battery.

メカニズムがまだ明確ではないが、本出願人は、意外に以下のことを発見した。本出願は、ヨウ化リチウムを含む容量回復剤を使用し、且つ容量回復剤が反応した後に新たな電解液に交換することによって、リチウムイオン二次電池の容量を効果的に回復させるとともに、二次電池の後続の使用のサイクル安定性を保証する。具体的には、リン酸鉄リチウム系リチウムイオン二次電池を例にし、ヨウ化リチウムは、脱リチウム状態正極のリン酸鉄と反応してリン酸鉄リチウムと三ヨウ化物イオン(I )を生成し、
2Li+3I+2FePO=2LiFePO+I であり、
この反応中において、ヨウ化リチウムにおけるリチウムは、追加リチウム源として酸化還元反応によって正極に入り、二次電池内部の使用可能な活性リチウムの総量を増加させる。
Although the mechanism is not yet clear, the applicant unexpectedly discovered that the present application uses a capacity recovery agent containing lithium iodide, and replaces the electrolyte with a new one after the capacity recovery agent reacts, thereby effectively recovering the capacity of the lithium ion secondary battery and ensuring the cycle stability of the secondary battery in the subsequent use. Specifically, taking a lithium iron phosphate-based lithium ion secondary battery as an example, lithium iodide reacts with iron phosphate in the delithiated positive electrode to generate lithium iron phosphate and triiodide ion (I 3 - ),
2Li ++ 3I- + 2FePO4 = 2LiFePO4 + I3- ,
During this reaction, the lithium in the lithium iodide enters the positive electrode through an oxidation-reduction reaction as an additional lithium source, increasing the total amount of available active lithium inside the secondary battery.

同時に負極で、三ヨウ化物イオン(I )は、非活性リチウム(SEI膜(固体電解質界面膜)における酸化リチウムと及び負極表面から析出したリチウム)と反応して溶解可能なLiIを生成することができ、
3LiO+3I =6Li+IO +8Iであり、
溶解可能なLiIは、また正極のFePOと反応してLiFePOを生成することができ、
2Li+I =2Li+3Iであり、
そのため、これは、非活性リチウムの活性化を実現し、それによって二次電池の容量回復を実現する。
At the same time, at the negative electrode, triiodide ions (I 3 ) can react with non-active lithium (lithium oxide in the SEI film (solid electrolyte interfacial film) and lithium precipitated from the negative electrode surface) to generate soluble LiI;
3Li 2 O+3I 3 =6Li + +IO 3 +8I ,
Soluble LiI can also react with FePO4 at the positive electrode to produce LiFePO4 ,
2Li+I 3 =2Li + 3I ,
This therefore achieves the activation of inactive lithium, thereby achieving the capacity recovery of the secondary battery.

用語である「活性リチウム」は、電池における充放電中において酸化還元反応の発生に関与できるリチウムイオンを表す。 The term "active lithium" refers to lithium ions that can participate in redox reactions occurring during charging and discharging in a battery.

いくつかの実施の形態では、前記ステップ(1)において、前記容量が減衰したリチウムイオン二次電池は、活性リチウム減衰電池であり、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の回復する必要がある容量は、Cであり、前記Cの計算方法は、
C=C2+C3-C1であり、
ここで、C2=C1/(1-P1)であり、
ここで、
P1は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の活性リチウム損失率であり、
C1は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の現在状態の放電容量であり、
C2は、前記リチウムイオン電池の正極材料活性がリチウムを最大限に収容する時に対応する放電容量であり、
C3は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の容量回復前に充電によって充電する必要がある容量であり、
上記各容量は、いずれもAhに基づいて計算される。
In some embodiments, in the step (1), the capacity-faded lithium ion secondary battery is an active lithium faded battery, and the capacity that needs to be restored for the capacity-faded lithium ion battery is C, and the method of calculating C includes:
C=C2+C3−C1,
Here, C2=C1/(1-P1),
Where:
P1 is the active lithium loss rate of the capacity-faded lithium ion battery;
C1 is the discharge capacity of the present state of the capacity-faded lithium ion battery;
C2 is the discharge capacity corresponding to the positive electrode material activity of the lithium ion battery maximally accommodating lithium;
C3 is the capacity that needs to be charged before the capacity of the lithium ion battery that has been reduced in capacity is restored,
The above capacities are all calculated in Ah.

それによって、リチウムイオン二次電池の回復する必要がある容量を正確に計算することができ、それによってリチウムイオン二次電池の容量回復に対して狙いがはっきりしている正確な調整とコントロールを行う。 This allows the capacity that needs to be restored in the lithium-ion secondary battery to be accurately calculated, thereby providing targeted and precise adjustment and control over the capacity recovery of the lithium-ion secondary battery.

前記「活性リチウム減衰電池」は、初回化成の後及び/又は使用中において、正極の活性リチウムが徐々に減少する二次電池である。 The "active lithium decay battery" is a secondary battery in which the active lithium in the positive electrode gradually decreases after the initial formation and/or during use.

前記容量が減衰したリチウムイオン二次電池の活性リチウム損失率P1の計算方法は、
活性リチウム損失率P1=(C20-C10)/C20であり、
ここで、C10は、154.025mm電池陰極の現在状態の活性リチウムに対応する容量であり、C20は、154.025mm電池陰極の収容可能な活性リチウムに対応する容量である。
The method for calculating the active lithium loss rate P1 of the capacity-faded lithium ion secondary battery is as follows:
Active lithium loss rate P1=(C20-C10)/C20;
where C10 is the capacity corresponding to the present state of active lithium of the 154.025 mm2 battery cathode, and C20 is the capacity corresponding to the accommodated active lithium of the 154.025 mm2 battery cathode.

C10とC20の試験方法は、以下のとおりである。 The test methods for C10 and C20 are as follows:

完全放電電池の陰極極板を取り、シートパンチング機を利用して陰極極板を面積が154.025mmの大きさである円形シートにパンチングしこの陰極とリチウムのボタン電池を製造する。ボタン電池を充電し、充電フローは、表1に示すように、その充電容量をC10として記録する。以上のボタン電池を放電してから充電し、フローは、表2に示すように、その再充電容量をC20として記録する(ここで陰極活物質の損失による活性リチウム損失を考慮しない)。ここで、異なるリチウムイオン二次電池のUとU値は、表3を参照する。 The negative electrode plate of the fully discharged battery is taken, and the negative electrode plate is punched into a circular sheet having an area of 154.025 mm2 using a sheet punching machine , to manufacture a lithium button battery with the negative electrode. The button battery is charged, and the charging flow is recorded as C10, as shown in Table 1. The button battery is discharged and then charged, and the recharge capacity is recorded as C20, as shown in Table 2 (wherein the loss of active lithium due to the loss of the negative electrode active material is not taken into account). Here, the U1 and U2 values of different lithium ion secondary batteries are referred to Table 3.

二次電池が完全放電状態で容量回復を行う時に、C3は、0Ahであり、C=C2-C1である。 When the secondary battery is in a fully discharged state and undergoes capacity recovery, C3 is 0 Ah and C = C2 - C1.

いくつかの実施の形態では、前記容量が減衰したリチウムイオン二次電池の活性リチウム損失率P1は、5%以上である。それによって、本発明の方法を使用してリチウムイオン二次電池に対して容量回復を行うことができる。 In some embodiments, the active lithium loss rate P1 of the capacity-faded lithium ion secondary battery is 5% or more. This allows the method of the present invention to be used to restore capacity to the lithium ion secondary battery.

いくつかの実施の形態では、前記ステップ(2)において、前記容量回復剤におけるヨウ化リチウムの添加質量mと前記容量が減衰したリチウムイオン電池の回復する必要がある容量Cは、
m=C*M*1000/(n*Mli*3860)を満たし、ここで、
Mは、ヨウ化リチウムの相対分子質量、g/molを代表し、
nは、ヨウ化リチウムにおけるリチウム原子の個数を代表し、
liは、Li原子の相対原子質量、g/molを代表し、
3860は、リチウム金属のグラム容量、mAh/gである。
In some embodiments, in the step (2), the mass m of lithium iodide added in the capacity recovery agent and the capacity C that needs to be restored in the lithium ion battery whose capacity has been reduced are
m=C*M*1000/(n*M li *3860), where
M represents the relative molecular mass of lithium iodide, g/mol;
n represents the number of lithium atoms in lithium iodide,
M represents the relative atomic mass of the Li atom, g/mol;
3860 is the gram capacity of lithium metal, mAh/g.

それによって、必要なヨウ化リチウムの質量を正確に計算することができ、それによってリチウムイオン二次電池の回復容量を正確に制御する。 This allows the mass of lithium iodide required to be accurately calculated, thereby precisely controlling the recovery capacity of the lithium-ion secondary battery.

いくつかの実施の形態では、容量回復剤において、ヨウ化リチウムの含有量は、0.5-15重量%であり、選択的に0.5-6重量%であり、前記容量回復剤の総質量に基づいて計算される。それによって、容量回復剤における特定の含有量のヨウ化リチウムは、電池内部の極板とより良く反応し、それによってリチウムイオン二次電池の容量を回復させる。リチウムイオン二次電池の回復する必要がある容量が一定である場合に、容量回復剤におけるヨウ化リチウムの濃度が低いほど、必要な容量回復剤の総量は、多くなる。そのため、ヨウ化リチウムの濃度が0.5重量%よりも低くなり難い。同時に、ヨウ化リチウムの濃度が高いほど、溶媒回復剤の粘度は、大きくなり、これによって容量回復剤は、極板上で拡散しにくく、陰極極板の容量回復効果は、不均一に分布し、ひいては極板中部が容量回復剤と反応できず、容量を回復させることができない。そのため、ヨウ化リチウムの濃度が15重量%よりも高くなり難い。 In some embodiments, the content of lithium iodide in the capacity recovery agent is 0.5-15 wt%, optionally 0.5-6 wt%, calculated based on the total mass of the capacity recovery agent. Thereby, a certain content of lithium iodide in the capacity recovery agent reacts better with the electrode plate inside the battery, thereby recovering the capacity of the lithium ion secondary battery. When the capacity to be recovered of the lithium ion secondary battery is constant, the lower the concentration of lithium iodide in the capacity recovery agent, the greater the total amount of capacity recovery agent required. Therefore, it is difficult for the concentration of lithium iodide to be lower than 0.5 wt%. At the same time, the higher the concentration of lithium iodide, the greater the viscosity of the solvent recovery agent, which makes it difficult for the capacity recovery agent to diffuse on the electrode plate, and the capacity recovery effect of the negative electrode plate is distributed unevenly, and thus the center of the electrode plate cannot react with the capacity recovery agent and cannot recover the capacity. Therefore, it is difficult for the concentration of lithium iodide to be higher than 15 wt%.

いくつかの実施の形態では、ステップ(2)において、前記有機溶媒は、環状カーボネートと低粘度溶媒とを含む。環状カーボネートは、高い誘電率を有し、ヨウ化リチウムが有機溶媒において比較的大きい溶解度を有することを保証することができ、それによって少量の容量回復剤を添加しても期待する容量回復効果を果たすことができる。しかしながら環状カーボネートは、比較的高い粘度を有し、容量回復剤の極板の間の拡散に影響を与え、極板中部位置が非常に良く浸潤できないようにし、反応に関与できず、又は中部位置と溶媒回復剤との反応時間を減少させ、極板中部が非常に良く活性化されることができないようにする。この時に、低粘度溶媒を加えて系の粘度を低減させ、極板を十分に浸潤させ、それによって極板が十分に活性化されることを保証する。 In some embodiments, in step (2), the organic solvent includes a cyclic carbonate and a low-viscosity solvent. The cyclic carbonate has a high dielectric constant and can ensure that lithium iodide has a relatively large solubility in the organic solvent, so that even if a small amount of the capacity recovery agent is added, the expected capacity recovery effect can be achieved. However, the cyclic carbonate has a relatively high viscosity, which affects the diffusion of the capacity recovery agent between the plates, making the middle position of the plate not very well infiltrated and unable to participate in the reaction, or reducing the reaction time between the middle position and the solvent recovery agent, making the middle of the plate not very well activated. At this time, a low-viscosity solvent is added to reduce the viscosity of the system and ensure that the plate is fully infiltrated, thereby ensuring that the plate is fully activated.

いくつかの実施の形態では、前記環状カーボネートは、エチレンカーボネート(EC)又はプロピレンカーボネート(PC)又はその組み合わせであり、好ましくはエチレンカーボネートであり、前記環状カーボネートの含有量は、10-30重量%であり、好ましくは20-30重量%であり、前記有機溶媒の総質量に基づいて計算される。それによって、特定の種類の環状カーボネートは、ヨウ化リチウムが有機溶媒において比較的大きい溶解度を有することをさらに保証し、それによって少量の容量回復剤を添加しても期待する容量回復効果を果たすことができる。 In some embodiments, the cyclic carbonate is ethylene carbonate (EC) or propylene carbonate (PC) or a combination thereof, preferably ethylene carbonate, and the content of the cyclic carbonate is 10-30% by weight, preferably 20-30% by weight, calculated based on the total mass of the organic solvent. Thereby, the specific type of cyclic carbonate can further ensure that lithium iodide has a relatively large solubility in the organic solvent, so that the expected capacity recovery effect can be achieved even with the addition of a small amount of the capacity recovery agent.

いくつかの実施の形態では、前記低粘度溶媒は、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸プロピル、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソランにおける一つ又は複数であり、好ましくはジメチルカーボネートであり、前記低粘度溶媒の含有量は、70-90重量%であり、好ましくは70-80重量%であり、前記有機溶媒の質量に基づいて計算される。それによって、特定の種類と含有量の低粘度溶媒は、環状カーボネートの粘度が高過ぎることを緩和することができ、電池内部を十分に浸潤させ、それによってリチウムイオン二次電池の容量回復を保証する。 In some embodiments, the low-viscosity solvent is one or more of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl propionate, ethyl butyrate, tetrahydrofuran, and 1,3-dioxolane, preferably dimethyl carbonate, and the content of the low-viscosity solvent is 70-90% by weight, preferably 70-80% by weight, calculated based on the mass of the organic solvent. Thereby, the specific type and content of the low-viscosity solvent can alleviate the excessively high viscosity of the cyclic carbonate, sufficiently infiltrate the inside of the battery, and thereby ensure the capacity recovery of the lithium-ion secondary battery.

いくつかの実施の形態では、ステップ(3)において、前記容量回復剤を前記容量が減衰したリチウムイオン電池に注入する。容量回復剤を注入する前に電池における電解液を注出してもよく、電解液を注出せずに容量回復剤を直接に注入してもよい。好ましくは容量回復剤を注入する前に電池における電解液を注出する。当業者にとって、承知すべきこととして、リチウムイオン電池の容量減衰が深刻である場合に、電池内に残った遊離電解液は、非常に少なく、この時に、電池内に容量回復剤を直接に注入することができる。容量回復剤の注入方式は、当業者の既知の任意の方式であってもよく、例えば注射器で注入する。 In some embodiments, in step (3), the capacity recovery agent is injected into the lithium ion battery whose capacity has faded. The electrolyte in the battery may be drained before injecting the capacity recovery agent, or the capacity recovery agent may be directly injected without draining the electrolyte. Preferably, the electrolyte in the battery is drained before injecting the capacity recovery agent. Those skilled in the art should be aware that when the capacity fade of the lithium ion battery is serious, the free electrolyte remaining in the battery is very small, and at this time, the capacity recovery agent can be directly injected into the battery. The capacity recovery agent can be injected in any manner known to those skilled in the art, for example, by injection with a syringe.

いくつかの実施の形態では、ステップ(4)において、20-60℃で、好ましくは20-45℃の温度で静置することによって容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させる。一般的には、静置時間は、24-72時間であり、好ましくは45-55時間である。前記反応条件で、容量回復剤は、リチウムイオン二次電池内部を十分に浸潤させ、リチウムイオン二次電池の容量回復を保証する。 In some embodiments, in step (4), the capacity recovery agent is reacted inside the lithium ion battery by standing at a temperature of 20-60°C, preferably 20-45°C. Typically, the standing time is 24-72 hours, preferably 45-55 hours. Under the reaction conditions, the capacity recovery agent sufficiently infiltrates the inside of the lithium ion secondary battery, ensuring the capacity recovery of the lithium ion secondary battery.

いくつかの実施の形態では、ステップ(4)において、超音波又は加熱によって容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させることができる。いくつかの実施の形態では、25KHz-80KHz、好ましくは30-50KHzの周波数で2-4h、好ましくは超音波を2h与えることができ、それによって容量回復剤のリチウムイオン二次電池内部の反応を加速する。いくつかの実施の形態では、20-45℃でオーブンにおいて1-4h加熱することができ、それによって容量回復剤のリチウムイオン二次電池内部の反応を加速する。それによって、容量回復剤のリチウムイオン二次電池内部の極板に対する浸潤を加速することができ、反応速度を加速し、二次電池の容量回復の効率を向上させる。 In some embodiments, in step (4), the capacity recovery agent can be reacted inside the lithium ion secondary battery by ultrasonic waves or heating. In some embodiments, ultrasonic waves can be applied at a frequency of 25 KHz-80 KHz, preferably 30-50 KHz, for 2-4 h, preferably 2 h, to accelerate the reaction of the capacity recovery agent inside the lithium ion secondary battery. In some embodiments, heating can be performed in an oven at 20-45°C for 1-4 h to accelerate the reaction of the capacity recovery agent inside the lithium ion secondary battery. This can accelerate the infiltration of the capacity recovery agent into the electrodes inside the lithium ion secondary battery, accelerating the reaction rate and improving the efficiency of capacity recovery of the secondary battery.

いくつかの実施の形態では、ステップ(5)において、反応後のリチウムイオン電池内部の液体混合物を注出した後に、有機洗浄剤を注入して洗浄し、そして真空乾燥し、最後にリチウムイオン電池内に電解液を注入する。それによって、容量回復剤が電池内部に残らないようにし、リチウムイオン二次電池の容量回復後のサイクル安定性と安全性を保証する。 In some embodiments, in step (5), after the liquid mixture inside the lithium ion battery after the reaction is poured out, an organic cleaning agent is injected to clean the lithium ion battery, the battery is vacuum dried, and finally an electrolyte is injected into the lithium ion battery. This prevents the capacity recovery agent from remaining inside the battery, and ensures the cycle stability and safety of the lithium ion secondary battery after capacity recovery.

いくつかの実施の形態では、前記有機洗浄剤は、上記低粘度溶媒と同じであり、好ましくはDMCである。有機洗浄剤を使用して洗浄した後に、一般的には20-45℃で、好ましくは室温で真空度が-0.08から-0.1MPaで二次電池を真空乾燥する。一般的には0.2-1時間真空乾燥し、好ましくは0.5時間である。 In some embodiments, the organic cleaner is the same as the low viscosity solvent, preferably DMC. After cleaning with the organic cleaner, the secondary battery is vacuum dried, typically at 20-45°C, preferably at room temperature, at a vacuum of -0.08 to -0.1 MPa. Typically, the vacuum drying is performed for 0.2-1 hour, preferably 0.5 hour.

いくつかの実施の形態では、本出願の方法を実施することによって、リチウムイオン二次電池の容量回復率は、0.5%-15%である。 In some embodiments, by implementing the method of the present application, the capacity recovery rate of a lithium-ion secondary battery is 0.5%-15%.

二次電池の容量回復率Pは、
P=(Ca-Cb)/Cb*100%という式によって計算され、
ここで、
Cbは、容量回復前の電池の放電容量であり、Ahに基づいて計算され、
Caは、容量回復後の電池の放電容量であり、Ahに基づいて計算される。
The capacity recovery rate P of the secondary battery is
It is calculated by the formula P = (Ca - Cb) / Cb * 100%,
Where:
Cb is the discharge capacity of the battery before capacity recovery, calculated based on Ah;
Ca is the discharge capacity of the battery after capacity recovery, calculated based on Ah.

CaとCbの試験方法は、以下のとおりである。 The test methods for Ca and Cb are as follows:

25℃で、リチウムイオン二次電池を0.04Cの定電流でU10まで充電し、5min置き、続いて0.04CでU20まで放電し、得られた放電容量を初期放電容量C0として記し、ここで、U10とU20の値は、表4を参照する。 At 25°C, the lithium ion secondary battery is charged to U10 at a constant current of 0.04C, left for 5 min, and then discharged to U20 at 0.04C, and the resulting discharge capacity is recorded as the initial discharge capacity C0, where the values of U10 and U20 refer to Table 4.

上記同一の電池に対して以上のステップを3回繰り返し、且つn回目の後の電池の放電容量Cnを同時に記録する。3回の放電容量の平均値を容量回復前の電池の放電容量Cbとして取る。電池の容量を回復させた後に、以上の充放電フローを3回繰り返し、3回の放電容量の平均値を容量回復後の電池の放電容量Caとして取る。 The above steps are repeated three times for the same battery, and the discharge capacity Cn of the battery after the nth step is recorded at the same time. The average value of the three discharge capacities is taken as the discharge capacity Cb of the battery before capacity recovery. After the capacity of the battery is restored, the above charge/discharge flow is repeated three times, and the average value of the three discharge capacities is taken as the discharge capacity Ca of the battery after capacity recovery.

前記容量が減衰したリチウムイオン二次電池の現在状態の容量C1の試験方法は、Cbの試験方法と同じである。 The test method for the current capacity C1 of the lithium ion secondary battery whose capacity has been reduced is the same as the test method for Cb.

本出願の第二の態様は、リチウムイオン二次電池を提供し、それは、本出願の第一の態様に記載の方法によって得られたリチウムイオン二次電池であり、前記リチウムイオン二次電池の正極活物質は、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩のうちの少なくとも一つであり、選択的に、
前記オリビン構造のリチウム含有リン酸塩は、リン酸鉄リチウム、リン酸鉄リチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガンリチウム、リン酸マンガンリチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素との複合材料のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。
A second aspect of the present application provides a lithium ion secondary battery, which is a lithium ion secondary battery obtained by the method according to the first aspect of the present application, wherein the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery is at least one of lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt oxide, lithium manganese cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, and a lithium-containing phosphate having an olivine structure, and optionally
The lithium-containing phosphate having an olivine structure is characterized in that it is at least one of lithium iron phosphate, a composite material of lithium iron phosphate and carbon, lithium manganese phosphate, a composite material of lithium manganese phosphate and carbon, lithium manganese iron phosphate, and a composite material of lithium manganese iron phosphate and carbon.

一般的には、二次電池は、正極極板と、負極極板と、電解質と、セパレータとを含む。電池の充放電中では、活性イオンは、正極極板と負極極板との間で往復吸蔵と離脱する。電解質は、正極極板と負極極板との間でイオンを伝導する作用を果たす。セパレータは、正極極板と負極極板との間に設置され、主に正負極短絡を防止する作用を果たすとともに、イオンを通過させることができる。 Generally, a secondary battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrolyte, and a separator. During charging and discharging of the battery, active ions are absorbed and released back and forth between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The electrolyte functions to conduct ions between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The separator is installed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and mainly functions to prevent short circuits between the positive and negative electrodes, while allowing ions to pass through.

[正極極板]
正極極板は、正極集電体及び正極集電体の少なくとも一つの表面に設置される正極膜層を含み、前記正極膜層は、本出願の第一の態様の正極活物質を含む。
[Positive electrode plate]
The positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode film layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector, the positive electrode film layer including the positive electrode active material of the first aspect of the present application.

例として、正極集電体は、その自体の厚さ方向において対向する二つの表面を有し、正極膜層は、正極集電体の対向する二つの表面のうちのいずれか一方又は両方上に設置される。 For example, the positive electrode current collector has two opposing surfaces in the thickness direction of the positive electrode current collector, and the positive electrode film layer is disposed on one or both of the two opposing surfaces of the positive electrode current collector.

いくつかの実施の形態では、前記正極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を採用してもよい。例えば、金属箔シートとして、アルミニウム箔を採用してもよい。複合集電体は、高分子材料ベース層と高分子材料ベース層の少なくとも一つの表面上に形成される金属層とを含んでもよい。複合集電体は、金属材料(アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など)を高分子材料基材(例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)などの基材)に形成することで形成されてもよい。 In some embodiments, the positive electrode current collector may be a metal foil sheet or a composite current collector. For example, an aluminum foil may be used as the metal foil sheet. The composite current collector may include a polymer base layer and a metal layer formed on at least one surface of the polymer base layer. The composite current collector may be formed by forming a metal material (such as aluminum, aluminum alloys, nickel, nickel alloys, titanium, titanium alloys, silver, and silver alloys) on a polymer substrate (such as a substrate of polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polystyrene (PS), polyethylene (PE), etc.).

いくつかの実施の形態では、正極活物質は、当分野において公知の電池に用いられる正極活物質を採用することができる。例として、正極活物質は、リチウムコバルト酸化物(例えばLiCoO)、リチウムニッケル酸化物(例えばLiNiO)、リチウムマンガン酸化物(例えばLiMnO、LiMn)、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(例えばLiNi1/3Co1/3Mn1/3(NCM333と略称されてもよい)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3(NCM523と略称されてもよい)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25(NCM211と略称されてもよい)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2(NCM622と略称されてもよい)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1(NCM811と略称されてもよい)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(例えばLiNi0.85Co0.15Al0.05)、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩のうちの少なくとも一つであり、選択的に、前記オリビン構造のリチウム含有リン酸塩は、リン酸鉄リチウム(例えばLiFePO(LFPと略称されてもよい))、リン酸鉄リチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガンリチウム(例えばLiMnPO)、リン酸マンガンリチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素との複合材料のうちの少なくとも一つを含んでもよいが、それらに限らない。しかし、本出願は、これらの材料に限らず、他の電池正極活物質として使用できる従来材料を使用してもよい。これらの正極活物質は、単独で一つのみを使用してもよく、二つ以上を組み合わせて使用してもよい。 In some embodiments, the positive electrode active material can be any positive electrode active material known in the art for use in batteries. For example, the positive electrode active material may be a lithium cobalt oxide (e.g., LiCoO 2 ), a lithium nickel oxide (e.g., LiNiO 2 ), a lithium manganese oxide (e.g., LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 ), a lithium nickel cobalt oxide, a lithium manganese cobalt oxide, a lithium nickel manganese oxide, a lithium nickel cobalt manganese oxide (e.g., LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (which may be abbreviated as NCM333), LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (which may be abbreviated as NCM523), LiNi 0.5 Co 0.25 Mn 0.25 O 2 (which may be abbreviated as NCM211), LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ... ( may be abbreviated as NCM622), LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (may be abbreviated as NCM811 ), lithium nickel cobalt aluminum oxide (e.g., LiNi0.85Co0.15Al0.05O2 ), and lithium-containing phosphates having an olivine structure, and optionally the lithium-containing phosphates having an olivine structure are lithium iron phosphate (e.g., LiFePO4 (may be abbreviated as LFP)), a composite material of lithium iron phosphate and carbon, and lithium manganese phosphate (e.g., LiMnPO4 ), a composite material of lithium manganese phosphate and carbon, lithium iron manganese phosphate, and a composite material of lithium iron manganese phosphate and carbon, but is not limited thereto. However, the present application is not limited to these materials, and other conventional materials that can be used as battery positive electrode active materials may also be used. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

いくつかの実施の形態では、正極膜層は、さらに選択的に接着剤を含む。例として、前記接着剤は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン-プロピレン三元共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン三元共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びフッ素含有アクリレート樹脂のうちの少なくとも一つを含んでもよい。 In some embodiments, the positive electrode membrane layer further optionally includes an adhesive. By way of example, the adhesive may include at least one of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-propylene terpolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and a fluorine-containing acrylate resin.

いくつかの実施の形態では、正極膜層は、さらに選択的に導電剤を含む。例として、前記導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも一つを含んでもよい。 In some embodiments, the positive electrode film layer optionally further comprises a conductive agent. By way of example, the conductive agent may comprise at least one of superconducting carbon, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.

いくつかの実施の形態では、以下の方式で正極極板を製造することができる。上記正極極板を製造するための成分、例えば正極活物質、導電剤、接着剤といずれの他の成分を溶媒(例えばN-メチルピロリドン)に分散させて、正極スラリーを形成し、正極スラリーを正極集電体上に塗覆し、乾燥、冷間プレスなどの工程を経た後、正極極板が得られる。 In some embodiments, the positive electrode plate can be manufactured in the following manner. The components for manufacturing the positive electrode plate, such as the positive electrode active material, conductive agent, adhesive, and any other components, are dispersed in a solvent (e.g., N-methylpyrrolidone) to form a positive electrode slurry, which is then coated onto a positive electrode current collector, and the positive electrode plate is obtained after processes such as drying and cold pressing.

[負極極板]
負極極板は、負極集電体及び負極集電体の少なくとも一つの表面上に設置される負極膜層を含み、前記負極膜層は、負極活物質を含む。
[Negative electrode plate]
The negative electrode plate includes a negative electrode current collector and a negative electrode film layer disposed on at least one surface of the negative electrode current collector, the negative electrode film layer including a negative electrode active material.

例として、負極集電体は、その自体の厚さ方向において対向する二つの表面を有し、負極膜層は、負極集電体の対向する二つの表面のうちのいずれか一方又は両方上に設置される。 For example, the negative electrode current collector has two opposing surfaces in the thickness direction of the negative electrode current collector, and the negative electrode film layer is disposed on one or both of the two opposing surfaces of the negative electrode current collector.

いくつかの実施の形態では、前記負極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を採用してもよい。例えば、金属箔シートとして、銅箔を採用してもよい。複合集電体は、高分子材料ベース層と高分子材料ベース層の少なくとも一つの表面上に形成される金属層を含んでもよい。複合集電体は、金属材料(銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など)を高分子材料基材(例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)などの基材)に形成することで形成されてもよい。
In some embodiments, the negative electrode current collector may be a metal foil sheet or a composite current collector. For example, the metal foil sheet may be a copper foil. The composite current collector may include a polymer base layer and a metal layer formed on at least one surface of the polymer base layer . The composite current collector may be formed by forming a metal material (such as copper, copper alloys, nickel, nickel alloys, titanium, titanium alloys, silver, and silver alloys) on a polymer substrate (such as a substrate of polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polystyrene (PS), polyethylene (PE), etc.).

いくつかの実施の形態では、負極活物質は、当分野において公知の電池に用いられる負極活物質を採用することができる。例として、負極活物質は、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、シリコーン系材料、スズ系材料とチタン酸リチウムなどのうちの少なくとも一つの材料を含んでもよい。前記シリコーン系材料は、シリコーン単体、シリコーン酸化物、シリコーン炭素複合体、シリコーン窒素複合体及びシリコーン合金のうちの少なくとも一つから選ばれてもよい。前記スズ系材料は、スズ単体、スズ酸化物及びスズ合金のうちの少なくとも一つから選ばれてもよい。しかし、本出願は、これらの材料に限らず、他の電池負極活物質として使用できる従来材料を使用してもよい。これらの負極活物質は、単独で一つのみを使用してもよく、二つ以上を組み合わせて使用してもよい。 In some embodiments, the negative electrode active material may be a negative electrode active material used in batteries known in the art. For example, the negative electrode active material may include at least one of artificial graphite, natural graphite, soft carbon, hard carbon, a silicone-based material, a tin-based material, and lithium titanate. The silicone-based material may be selected from at least one of a silicone element, a silicone oxide, a silicone carbon composite, a silicone nitrogen composite, and a silicone alloy. The tin-based material may be selected from at least one of a tin element, a tin oxide, and a tin alloy. However, the present application is not limited to these materials, and other conventional materials that can be used as a battery negative electrode active material may be used. These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

いくつかの実施の形態では、負極膜層は、さらに選択的に接着剤を含む。前記接着剤は、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリアクリル酸ナトリウム(PAAS)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリビニルアルコール(PVA)、アルギン酸ナトリウム(SA)、ポリメタクリル酸(PMAA)及びカルボキシメチルキトサン(CMCS)のうちの少なくとも一つから選ばれてもよい。 In some embodiments, the negative electrode membrane layer further optionally includes an adhesive. The adhesive may be selected from at least one of styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylic acid (PAA), sodium polyacrylate (PAAS), polyacrylamide (PAM), polyvinyl alcohol (PVA), sodium alginate (SA), polymethacrylic acid (PMAA), and carboxymethyl chitosan (CMCS).

いくつかの実施の形態では、負極膜層は、さらに選択的に導電剤を含む。導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも一つから選ばれてもよい。 In some embodiments, the negative electrode film layer further optionally includes a conductive agent. The conductive agent may be selected from at least one of superconducting carbon, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.

いくつかの実施の形態では、負極膜層は、さらに選択的に他の助剤、例えば増粘剤(例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC-Na))などを含む。 In some embodiments, the negative electrode membrane layer optionally further comprises other additives, such as a thickener (e.g., sodium carboxymethylcellulose (CMC-Na)).

いくつかの実施の形態では、以下の方式で負極極板を製造することができる。上記負極極板を製造するための成分、例えば負極活物質、導電剤、接着剤といずれの他の成分を溶媒(例えば脱イオン水)に分散させて、負極スラリーを形成し、負極スラリーを負極集電体上に塗覆し、乾燥、冷間プレスなどの工程を経た後、負極極板が得られる。 In some embodiments, the negative electrode plate can be manufactured in the following manner. The components for manufacturing the negative electrode plate, such as the negative electrode active material, conductive agent, adhesive, and any other components, are dispersed in a solvent (e.g., deionized water) to form a negative electrode slurry, which is then coated onto a negative electrode current collector, and the negative electrode plate is obtained after processes such as drying and cold pressing.

[電解質]
電解質は、正極極板と負極極板との間でイオンを伝導する作用を果たす。本出願は、電解質の種類に対して具体的に限定せず、需要に応じて選択することができる。例えば、電解質は、液体、ゲル状又は全固体であってもよい。
[Electrolyte]
The electrolyte serves to conduct ions between the positive and negative electrodes. The present application is not specifically limited to the type of electrolyte, which can be selected according to need. For example, the electrolyte may be liquid, gel, or all solid.

いくつかの実施の形態では、前記電解質として、電解液を採用する。前記電解液は、電解質塩と溶媒とを含む。 In some embodiments, the electrolyte is an electrolytic solution. The electrolytic solution includes an electrolyte salt and a solvent.

いくつかの実施の形態では、電解質塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロ(オキサラト)ホウ酸リチウム、ビス(オキサラト)ホウ酸リチウム、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウム及びテトラフルオロ(オキサラト)リン酸リチウムのうちの少なくとも一つから選ばれてもよい。 In some embodiments, the electrolyte salt may be selected from at least one of lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate, lithium hexafluoroarsenate, lithium bis(fluorosulfonyl)imide, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium difluorophosphate, lithium difluoro(oxalato)borate, lithium bis(oxalato)borate, lithium difluorobis(oxalato)phosphate, and lithium tetrafluoro(oxalato)phosphate.

いくつかの実施の形態では、溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、1,4-ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン及びジエチルスルホンのうちの少なくとも一つから選ばれてもよい。 In some embodiments, the solvent may be selected from at least one of ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, butylene carbonate, fluoroethylene carbonate, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, 1,4-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, and diethyl sulfone.

いくつかの実施の形態では、前記電解液は、さらに選択的に添加剤を含む。例えば、添加剤は、負極膜形成添加剤、正極膜形成添加剤を含んでもよく、さらに、電池のいくつかの性能を改善できる添加剤、例えば電池の過充電性能を改善する添加剤、電池高温又は低温性能を改善する添加剤などを含んでもよい。 In some embodiments, the electrolyte solution further optionally includes additives. For example, the additives may include an anode film-forming additive, a cathode film-forming additive, and may further include additives that can improve some performance of the battery, such as additives that improve the overcharge performance of the battery, additives that improve the high-temperature or low-temperature performance of the battery, etc.

[セパレータ]
いくつかの実施の形態では、二次電池には、セパレータがさらに含まれる。本出願は、セパレータの種類に対して特に限定せず、任意の公知の良好な化学安定性と機械安定性を持つ多孔質構造セパレータを選択してもよい。
[Separator]
In some embodiments, the secondary battery further includes a separator. The present application is not particularly limited to the type of separator, and any known porous structure separator having good chemical stability and mechanical stability may be selected.

いくつかの実施の形態では、セパレータの材質は、ガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリビニリデンフルオライドのうちの少なくとも一つから選ばれてもよい。セパレータは、単層フィルムであってもよく、多層複合フィルムであってもよく、特に制限がない。セパレータが多層複合フィルムである時、各層の材料は、同じであってもよく又は異なってもよく、特に制限がない。 In some embodiments, the separator material may be selected from at least one of glass fiber, nonwoven fabric, polyethylene, polypropylene, and polyvinylidene fluoride. The separator may be a single layer film or a multilayer composite film, with no particular limitation. When the separator is a multilayer composite film, the materials of each layer may be the same or different, with no particular limitation.

いくつかの実施の形態では、正極極板、負極極板とセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスによって電極アセンブリに製造されることができる。 In some embodiments, the positive and negative electrodes and the separator can be fabricated into an electrode assembly by a winding or stacking process.

いくつかの実施の形態では、二次電池は、外装体を含んでもよい。この外装体は、上記電極アセンブリ及び電解質をパッケージングするために用いられてもよい。 In some embodiments, the secondary battery may include an exterior body. The exterior body may be used to package the electrode assembly and electrolyte.

いくつかの実施の形態では、二次電池の外装体は、硬質ケース、例えば硬質プラスチックケース、アルミニウムケース、鋼製ケースなどであってもよい。二次電池の外装体は、パウチ、例えば袋状パウチであってもよい。パウチの材質は、プラスチックであってもよく、プラスチックとして、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。好ましい二次電池の外装体は、パウチである。 In some embodiments, the exterior of the secondary battery may be a hard case, such as a hard plastic case, an aluminum case, a steel case, or the like. The exterior of the secondary battery may be a pouch, such as a bag-shaped pouch. The material of the pouch may be plastic, such as polypropylene, polybutylene terephthalate, and polybutylene succinate. A preferred exterior of the secondary battery is a pouch.

本出願は、二次電池の形状に対して特に限定せず、それは、円筒型、四角形又は他の任意の形状であってもよい。 This application is not particularly limited to the shape of the secondary battery, which may be cylindrical, rectangular, or any other shape.

いくつかの実施の形態では、異なる形状の二次電池製品は、筐体と筐体内にパッケージングされる本発明の二次電池とを含む。前記筐体は、ケースとカバープレートとを含んでもよい。ここで、ケースは、底板と底板に接続される側板を含んでもよく、底板と側板は、囲んで収容キャビティを形成する。ケースは、収容キャビティと連通する開口を有し、カバープレートは、前記収容キャビティを密閉するように、前記開口を覆うことができる。正極極板、負極極板とセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスによって電極アセンブリを形成することができる。電解液は、電極アセンブリに浸潤されて、本発明の二次電池セルを形成する。二次電池セルは、前記収容キャビティ内にパッケージングされる。二次電池に含まれる二次電池セルの数は、一つ又は複数であってもよく、当業者は、具体的に実際の需要に応じて選択することができる。 In some embodiments, the secondary battery product of different shapes includes a housing and the secondary battery of the present invention packaged in the housing. The housing may include a case and a cover plate. Here, the case may include a bottom plate and a side plate connected to the bottom plate, and the bottom plate and the side plate surround and form a receiving cavity. The case has an opening communicating with the receiving cavity, and the cover plate can cover the opening to seal the receiving cavity. The positive electrode plate, the negative electrode plate and the separator can form an electrode assembly by a winding process or a stacking process. An electrolyte is infiltrated into the electrode assembly to form the secondary battery cell of the present invention. The secondary battery cell is packaged in the receiving cavity. The number of secondary battery cells included in the secondary battery may be one or more, and can be specifically selected by those skilled in the art according to actual needs.

いくつかの実施の形態では、二次電池は、電池モジュールに組み立てられてもよく、電池モジュールに含まれる二次電池の数は、一つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池モジュールの応用と容量に応じて選択することができる。 In some embodiments, the secondary batteries may be assembled into a battery module, and the number of secondary batteries included in the battery module may be one or more, with the specific number being selectable by one skilled in the art depending on the application and capacity of the battery module.

電池モジュールでは、複数の二次電池は、電池モジュールの長手方向に沿って順に並べて設置されてもよい。無論、他の任意の方式で配列されてもよい。さらに、締結具によりこれらの複数の二次電池を固定してもよい。 In the battery module, the multiple secondary batteries may be arranged in sequence along the longitudinal direction of the battery module. Of course, they may be arranged in any other manner. Furthermore, the multiple secondary batteries may be secured in place by fasteners.

選択的に、電池モジュールは、収容空間を有するハウジングをさらに含んでもよく、複数の二次電池は、この収容空間に収容される。 Optionally, the battery module may further include a housing having an accommodation space, and the multiple secondary batteries are accommodated in the accommodation space.

いくつかの実施の形態では、上記電池モジュールは、さらに電池パックに組み立てられてもよく、電池パックに含まれる電池モジュールの数は、一つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池パックの応用と容量に応じて選択することができる。 In some embodiments, the battery modules may be further assembled into a battery pack, and the number of battery modules included in the battery pack may be one or more, with the specific number being selectable by one skilled in the art depending on the application and capacity of the battery pack.

電池パックでは、電池ボックスと電池ボックスに設置される複数の電池モジュールを含んでもよい。電池ボックスは、上部筐体と下部筐体とを含み、上部筐体は、下部筐体を覆い、電池モジュールを収容するための密閉空間を形成することができる。複数の電池モジュールは、任意の方式で電池ボックスに配列されてもよい。 The battery pack may include a battery box and a plurality of battery modules installed in the battery box. The battery box may include an upper housing and a lower housing, and the upper housing may cover the lower housing to form an enclosed space for accommodating the battery modules. The plurality of battery modules may be arranged in the battery box in any manner.

また、本出願は、電力消費装置をさらに提供し、前記電力消費装置は、本出願による二次電池、電池モジュール、又は電池パックのうちの少なくとも一つを含む。前記二次電池、電池モジュール、又は電池パックは、前記電力消費装置の電源として使用されてもよく、前記電力消費装置のエネルギー貯蔵ユニットとして使用されてもよい。前記電力消費装置は、移動体機器(例えば携帯電話、ノートパソコンなど)、電動車両(例えば純電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電動自転車、電動スクータ、電動ゴルフカート、電動トラックなど)、電気列車、船舶及び衛星、エネルギー貯蔵システムなどを含んでもよいが、これらに限らない。 The present application further provides a power consumption device, the power consumption device including at least one of the secondary battery, battery module, or battery pack according to the present application. The secondary battery, battery module, or battery pack may be used as a power source for the power consumption device, or may be used as an energy storage unit for the power consumption device. The power consumption device may include, but is not limited to, mobile devices (e.g., mobile phones, laptops, etc.), electric vehicles (e.g., pure electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, electric bicycles, electric scooters, electric golf carts, electric trucks, etc.), electric trains, ships and satellites, energy storage systems, etc.

前記電力消費装置として、その使用需要に応じて二次電池、電池モジュール又は電池パックを選択することができる。 The power consumption device can be selected as a secondary battery, a battery module, or a battery pack depending on the usage demand.

この電力消費装置は、純電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド電気自動車などである。この電力消費装置の二次電池の高出力と高エネルギー密度に対する需要を満たすために、電池パック又は電池モジュールを採用することができる。 The power consumer may be a pure electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle. To meet the demand for high power and high energy density of the secondary battery of the power consumer, a battery pack or battery module may be employed.

別の例としての装置は、携帯電話、タブレットパソコン、ノートパソコンなどであってもよい。この装置は、一般的には薄型化を要求し、二次電池を電源として採用することができる。 Other example devices may be mobile phones, tablet computers, notebook computers, etc. These devices generally require a thin design and may employ secondary batteries as a power source.

実施例
以下で、本出願の実施例を説明する。以下で記述された実施例は、例示的なものであり、本出願を解釈するためのものに過ぎず、本出願に対する制限と理解されるべきではない。実施例では具体的な技術又は条件が明記されていない場合に、当分野における文献に記述された技術又は条件又は製品の明細書のとおりに行う。使用される試薬又は計器は、メーカーが明記されていない場合に、いずれも市購によって取得できる通常の製品である。
Examples The following are examples of the present application. The examples described below are illustrative and are only for interpreting the present application, and should not be understood as limitations on the present application. In the examples, unless specific techniques or conditions are specified, the techniques, conditions or products described in the literature in the field are followed. Unless the manufacturer is specified, the reagents or instruments used are all ordinary products that can be obtained from the market.

実施例1
(1)一つの容量が減衰したリン酸鉄リチウム二次電池を取り、明細書に記載の方法によって前記二次電池の活性リチウム損失率P1が20%であることを測定し、且つ電池の現在状態の放電容量C1が116mAhであることを測定した。試験された電池コアは、完全放電状態であり、即ち電池の容量回復前に充電によって充電する必要がある容量C3は、0である。そして以下の式によって容量が減衰したリン酸鉄リチウム電池の回復する必要がある容量Cが29mAhであることを計算し、
C=C2+C3-C1であり、
ここで、C2=C1/(1-P1)であり、
ここで、
P1は、前記容量が減衰したリン酸鉄リチウム電池の活性リチウム損失率であり、
C1は、前記容量が減衰したリン酸鉄リチウム電池の現在状態の放電容量であり、
C2は、前記リン酸鉄リチウム電池の正極材料が活性リチウムを最大限に収容する時に対応する放電容量であり、
C3は、前記容量が減衰したリン酸鉄リチウム電池の容量回復前に充電によって充電する必要がある容量であり、
上記各容量は、いずれもAhに基づいて計算され、
(2)ステップ(1)において得られたリン酸鉄リチウム電池の回復する必要がある容量Cに基づいてヨウ化リチウムの添加質量mが0.146gであることを計算し、
m=C*M*1000/(n*Mli*3860)、ここで、
Mは、ヨウ化リチウムの相対分子質量、g/molを代表し、
nは、ヨウ化リチウムにおけるリチウム原子の個数を代表し、
liは、Li原子の相対原子質量、g/molを代表し、
3860は、リチウム金属のグラム容量、mAh/gを代表した。
Example 1
(1) Taking a lithium iron phosphate secondary battery with a capacity fade, the active lithium loss rate P1 of the secondary battery is measured to be 20% according to the method described in the specification, and the discharge capacity C1 of the battery in its current state is measured to be 116mAh. The tested battery core is in a fully discharged state, that is, the capacity C3 that needs to be charged before the battery capacity is restored is 0. Then, the capacity C that needs to be restored of the lithium iron phosphate battery with a capacity fade is calculated to be 29mAh according to the following formula:
C=C2+C3−C1,
Here, C2=C1/(1-P1),
Where:
P1 is the active lithium loss rate of the capacity-faded lithium iron phosphate battery;
C1 is the discharge capacity of the present state of the lithium iron phosphate battery whose capacity has been faded;
C2 is the discharge capacity of the lithium iron phosphate battery when the positive electrode material is capable of maximally accommodating active lithium;
C3 is the capacity that needs to be charged before the capacity of the lithium iron phosphate battery that has been reduced in capacity is restored,
The above capacities are all calculated based on Ah.
(2) Calculate the mass m of lithium iodide to be added based on the capacity C required to be restored of the lithium iron phosphate battery obtained in step (1) to be 0.146 g;
m=C*M*1000/(n*M li *3860), where,
M represents the relative molecular mass of lithium iodide, g/mol;
n represents the number of lithium atoms in lithium iodide,
M represents the relative atomic mass of the Li atom, g/mol;
The 3860 represented the gram capacity of lithium metal, mAh/g.

上記量のヨウ化リチウムを14.6gの質量比が3:7であるエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒に溶解して、容量回復剤を提供し、
(3)工具を利用してパウチリン酸鉄リチウム電池の電池コアの一角をせん断し、電解液を注出した。続いて注射器を利用して10gのステップ(2)において得られた容量回復剤を前記リチウムイオン二次電池の電池コア内に注入した。そしてヒートシーラーを利用して電池コアをシールし、パッケージング条件は、140℃、10sである。
Dissolving the amount of lithium iodide in 14.6 g of a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a mass ratio of 3:7 to provide a capacity recovery agent;
(3) Using a tool, one corner of the battery core of the pouched lithium iron phosphate battery is sheared, and the electrolyte is poured out. Then, using a syringe, 10 g of the capacity recovery agent obtained in step (2) is injected into the battery core of the lithium ion secondary battery. Then, using a heat sealer, the battery core is sealed, and the packaging conditions are 140° C., 10 s.

(4)上記電池コアを25℃で48h静置し、容量回復剤をリン酸鉄リチウム電池内部で反応させ、
(5)ステップ(4)における電池コアの一角をせん断し、反応後のリン酸鉄リチウム電池内部の液体混合物を注出した。続いて電池コア内部に10gのDMCを注入して30min浸し、そして注出し、以上の操作を6回繰り返した。そして電池コアを25℃で、真空が-0.1MPaで30min乾燥した。続いて電池コア内部に電解液を注入した。そしてヒートシーラーを利用して電池コアをシールし、パッケージング条件は、140℃、10sである。
(4) The battery core is left at rest at 25° C. for 48 hours to allow the capacity recovery agent to react inside the lithium iron phosphate battery.
(5) One corner of the battery core in step (4) was sheared, and the liquid mixture inside the lithium iron phosphate battery after the reaction was poured out. Then, 10 g of DMC was injected into the battery core, soaked for 30 min, and poured out. The above operation was repeated six times. Then, the battery core was dried at 25°C and a vacuum of -0.1 MPa for 30 min. Then, the electrolyte was injected into the battery core. Then, the battery core was sealed using a heat sealer, and the packaging conditions were 140°C and 10 s.

実施例2-18
溶媒回復剤における混合溶媒の種類、質量及び混合溶媒における異なる溶媒の比、電池の種類、回復前の電池充電状態及び反応条件を変える以外に、実施例1と同じステップによって行った。詳細は、表1に示す。
Example 2-18
Except for changing the type, mass and ratio of different solvents in the mixed solvent in the solvent recovery agent, the type of battery, the battery charge state before recovery and the reaction conditions, the same steps as in Example 1 were followed. The details are shown in Table 1.

比較例1
ステップ(3)において電解液を注出しないとともに、ステップ(5)を行わない以外に、実施例1と同じステップによって行った。
Comparative Example 1
The same steps as in Example 1 were followed, except that the electrolyte was not poured out in step (3) and step (5) was not performed.

比較例2
ヨウ化リチウムを添加しない以外に、実施例1と同じステップによって行った。
Comparative Example 2
The same steps as in Example 1 were followed, except that no lithium iodide was added.

電池性能試験
上記実施例と比較例における容量回復後の電池に対して明細書に記載の方法によってその容量回復前後の放電容量を試験し、且つ該当する容量回復率Pを計算し、結果は、表2に記載された。
Battery Performance Test The discharge capacities of the batteries after capacity recovery in the above Examples and Comparative Examples were tested before and after capacity recovery according to the method described in the specification, and the corresponding capacity recovery rates P were calculated. The results are shown in Table 2.

以上の結果から、分かるように、本発明の実施例1-17のリチウムイオン二次電池は、本発明の方法によって容量回復を行った後に、その容量回復率がいずれも理想的な範囲(いずれも5%以上であり、ひいては20%以上に達する)に達するとともに、容量回復後の電池が25℃で500サイクルをした後のサイクル維持率は、依然として比較的高いレベル(80%以上)を維持する。 As can be seen from the above results, after the lithium ion secondary batteries of Examples 1-17 of the present invention were subjected to capacity recovery by the method of the present invention, the capacity recovery rates all reached an ideal range (all were 5% or more, and even reached 20% or more), and the cycle retention rates of the capacity-recovered batteries after 500 cycles at 25°C were still maintained at a relatively high level (80% or more).

それと比べ、比較例1の容量回復剤は、反応した後に反応後の混合物を注出せずにそれを直接に使用して容量回復率が13%であるが、サイクル維持率が80%のみでいずれも実施例よりも低い。比較例2の容量回復剤にヨウ化リチウムが含まれず、本発明と同じ方法を使用して電池を処理した後に、電池の容量は、殆ど変化せず、電池の容量回復の効果を実現することができない。 In comparison, the capacity recovery agent of Comparative Example 1 was used directly after the reaction without pouring out the reaction mixture, resulting in a capacity recovery rate of 13%, but a cycle retention rate of only 80%, both of which are lower than those of the Examples. The capacity recovery agent of Comparative Example 2 does not contain lithium iodide, and after the battery is treated using the same method as the present invention, the battery capacity hardly changes and the effect of battery capacity recovery cannot be achieved.

Claims (12)

リチウムイオン電池の容量回復の方法であって、
(1)容量が減衰したリチウムイオン電池を提供するステップと、
(2)ヨウ化リチウムと有機溶媒とを含む容量回復剤を提供するステップであって、前記有機溶媒が前記ヨウ化リチウムを溶解するために用いられるステップと、
(3)前記容量回復剤を前記容量が減衰したリチウムイオン電池に注入するステップと、
(4)前記容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させるステップと、
(5)反応後のリチウムイオン電池内部の液体混合物を注出し、前記リチウムイオン電池内に電解液を注入するステップとを含む、ことを特徴とするリチウムイオン電池の容量回復の方法。
A method for recovering capacity of a lithium ion battery, comprising:
(1) providing a lithium ion battery having a faded capacity;
(2) providing a capacity recovery agent comprising lithium iodide and an organic solvent, the organic solvent being used to dissolve the lithium iodide;
(3) injecting the capacity recovery agent into the lithium ion battery whose capacity has been reduced;
(4) reacting the capacity recovery agent inside the lithium ion battery;
(5) A method for recovering the capacity of a lithium ion battery, comprising the steps of pouring out the liquid mixture inside the lithium ion battery after the reaction, and injecting an electrolyte into the lithium ion battery.
前記ステップ(1)において、前記容量が減衰したリチウムイオン二次電池は、活性リチウム減衰電池であり、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の回復する必要がある容量は、Cであり、前記Cの計算方法は、
C=C2+C3-C1であり、
ここで、C2=C1/(1-P1)であり、ここで、
P1は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の活性リチウム損失率であり、
C1は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の現在状態の放電容量であり、
C2は、前記リチウムイオン電池の正極材料活性がリチウムを最大限に収容する時に対応する放電容量であり、
C3は、前記容量が減衰したリチウムイオン電池の容量回復前に充電によって充電する必要がある容量であり、
上記各容量は、いずれもAhに基づいて計算される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
In the step (1), the capacity-faded lithium ion secondary battery is an active lithium-faded battery, and the capacity that needs to be restored for the capacity-faded lithium ion battery is C, and the method of calculating C is as follows:
C=C2+C3−C1,
Here, C2=C1/(1-P1), where:
P1 is the active lithium loss rate of the capacity-faded lithium ion battery;
C1 is the discharge capacity of the present state of the capacity-faded lithium ion battery;
C2 is the discharge capacity corresponding to the positive electrode material activity of the lithium ion battery maximally accommodating lithium;
C3 is the capacity that needs to be charged before the capacity of the lithium ion battery that has been reduced in capacity is restored,
2. The method of claim 1, wherein each of said capacities is calculated in Ah.
前記容量が減衰したリチウムイオン電池の活性リチウム損失率P1は、5%以上である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, characterized in that the active lithium loss rate P1 of the capacity-faded lithium ion battery is 5% or more. 前記ステップ(2)において、前記容量回復剤におけるヨウ化リチウムの添加質量mと前記容量が減衰したリチウムイオン電池の回復する必要がある容量Cは、
m=C*M*1000/(n*Mli*3860)を満たし、ここで、
Mは、ヨウ化リチウムの相対分子質量、g/molを代表し、
nは、ヨウ化リチウムにおけるリチウム原子の個数を代表し、
liは、Li原子の相対原子質量、g/molを代表し、
3860は、リチウム金属のグラム容量、mAh/gである、ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
In the step (2), the mass m of lithium iodide added in the capacity recovery agent and the capacity C that needs to be restored in the lithium ion battery whose capacity has decreased are
m=C*M*1000/(n*M li *3860), where
M represents the relative molecular mass of lithium iodide, g/mol;
n represents the number of lithium atoms in lithium iodide,
M represents the relative atomic mass of the Li atom, g/mol;
3. The method of claim 2, wherein 3860 is the gram capacity of lithium metal, mAh/g.
前記ステップ(2)の容量回復剤において、前記ヨウ化リチウムの含有量は、0.5-15重量%であり、前記容量回復剤の総質量に基づいて計算される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the capacity recovery agent in step (2), the content of the lithium iodide is 0.5-15 wt% , calculated based on the total mass of the capacity recovery agent. 前記ステップ(2)において、前記有機溶媒は、環状カーボネートと低粘度溶媒とを含む、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step (2), the organic solvent includes a cyclic carbonate and a low-viscosity solvent. 前記環状カーボネートは、エチレンカーボネート(EC)及び/又はプロピレンカーボネート(PC)であり、前記環状カーボネートの含有量は、10-30重量%であり、前記有機溶媒の質量に基づいて計算される、ことを特徴とする請求項に記載の方法。 7. The method according to claim 6, wherein the cyclic carbonate is ethylene carbonate (EC) and/or propylene carbonate ( PC ), and the content of the cyclic carbonate is 10-30% by weight, calculated based on the mass of the organic solvent. 前記低粘度溶媒は、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸プロピル、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソランのうちの一つ又は複数であり、前記低粘度溶媒の含有量は、70-90重量%であり、前記有機溶媒の総質量に基づいて計算される、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 The method according to claim 6, characterized in that the low-viscosity solvent is one or more of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl propionate, ethyl butyrate, ethyl propionate, propyl butyrate, tetrahydrofuran, and 1,3-dioxolane, and the content of the low-viscosity solvent is 70-90% by weight, calculated based on the total mass of the organic solvent. 前記ステップ(4)において、20-60℃で静置することによって容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step (4), the capacity recovery agent is reacted inside the lithium ion battery by leaving the battery at rest at 20-60°C. 前記ステップ(4)において、超音波又は加熱によって容量回復剤をリチウムイオン電池内部で反応させることができる、ことを特徴とする請求項8に記載の方法。 The method according to claim 8, characterized in that in step (4), the capacity recovery agent can be reacted inside the lithium ion battery by ultrasonic waves or heating. 前記ステップ(5)において、反応後のリチウムイオン電池内部の液体混合物を注出した後に、有機洗浄剤を注入して洗浄し、そして真空乾燥し、最後にリチウムイオン電池内に電解液を注入する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step (5), after pouring out the liquid mixture inside the lithium ion battery after the reaction, an organic cleaning agent is injected to wash it, the battery is vacuum dried, and finally an electrolyte is injected into the lithium ion battery. 記リチウムイオン電池の正極活物質は、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩のうちの少なくとも一つである、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 3. The method according to claim 1 , wherein the positive electrode active material of the lithium ion battery is at least one of lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt oxide, lithium manganese cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, and lithium-containing phosphate having an olivine structure.
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